Pixie - Deja que tu planta sea inteligente: 4 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Pixie fue un proyecto desarrollado con la intención de hacer más interactivas las plantas que tenemos en casa, ya que para la mayoría de las personas uno de los retos de tener una planta en casa es saber cómo cuidarla, con qué frecuencia regamos, cuándo y cuánto sol es suficiente, etc. Mientras los sensores funcionan para obtener datos de la planta, una pantalla LED, pixelada a propósito (de ahí el nombre Pixie), muestra expresiones básicas que indican el estado de la planta, como alegría mientras se riega o tristeza si la temperatura es demasiado alta, indica que se debe llevar a un lugar más fresco. Para hacer la experiencia aún más interesante, se han agregado otros sensores como presencia, tacto y luminosidad, traduciéndose en otras expresiones que hacen parecer que ahora tienes una mascota virtual de la que cuidar.

El proyecto cuenta con varios parámetros donde es posible personalizar los límites y necesidades de cada caso, considerando la diversidad de plantas así como sensores de diferentes marcas. Como sabemos, hay plantas que necesitan más sol o agua mientras que otras pueden vivir con menos recursos, como los cactus por ejemplo, en casos como este tener parámetros es imprescindible. A lo largo de este artículo, presentaré el funcionamiento y una descripción general sobre cómo construir un Pixie utilizando un poco de conocimiento de electrónica, componentes que se encuentran fácilmente en el mercado y una carcasa impresa en 3D.

Aunque es un proyecto totalmente funcional, existen posibilidades de personalización y mejoras que se presentarán al final del artículo. Estaré encantado de responder cualquier pregunta sobre el proyecto aquí en los comentarios o directamente a mi correo electrónico o cuenta de Twitter.

Suministros

Todos los componentes se encuentran fácilmente en tiendas especializadas o sitios web.

• 1 MCU ESP32 (se puede usar ESP8266 o incluso un Arduino Nano si no desea enviar datos a través de Internet)

  He usado este modelo para el proyecto

• 1 LDR de 5 mm GL5528
• 1 elemento PIR D203S o similar (es el mismo sensor utilizado en los módulos SR501 o SR505)
• 1 sensor de temperatura DHT11

• 1 sensor de humedad del suelo

  Prefiero usar un sensor de suelo capacitivo en lugar de resistivo, este video explica bien por qué

• 1 Led Matrix 8x8 con MAX7219 integrado

  Usé este modelo, pero podría ser similar

• 1 resistencia 4,7 kΩ 1 / 4w
• 1 resistencia 47 kΩ 1 / 4w
• 1 resistencia 10 kΩ 1 / 4w

Otros

• impresora 3d
• Soldador
• Alicates de corte
• Cables para conexión de circuitos
• Cable USB para fuente de alimentación

Paso 1: circuito

El circuito se puede ver en la imagen de arriba usando una placa de prueba, pero para colocarlo en el estuche, las conexiones deben soldarse directamente para ocupar menos espacio. La cuestión del espacio utilizado fue un punto importante del proyecto, intenté reducir al máximo el área que ocuparía Pixie. Aunque el caso se ha vuelto pequeño, todavía es posible reducir aún más, especialmente desarrollando un PCB exclusivo para este propósito.

La detección de presencia se realizó utilizando un solo elemento PIR en lugar de un módulo completo como SR501 o SR505, ya que no se requería el temporizador integrado y el amplio rango de actuación superior a cinco metros. Usando solo el elemento PIR, la sensibilidad disminuyó y la detección de presencia se realiza a través del software. Se pueden ver más detalles de la conexión aquí.

Otro tema recurrente en los proyectos electrónicos es la batería, había algunas posibilidades para este proyecto como una batería de 9v o una recargable. Aunque era más práctico, se iba a necesitar un espacio extra en el estuche y terminé dejando expuesta la salida USB del MCU para que el usuario decida cómo será la fuente de alimentación y facilitar la carga del boceto.

Paso 2: Diseño e impresión 3D

Junto con el circuito, se desarrolló e imprimió una carcasa para acomodar los componentes Pixie en una Ender 3 Pro usando PLA. Los archivos STL se incluyeron aquí.

Algunos conceptos estuvieron presentes durante el diseño de este caso:

• Dado que la maceta está normalmente sobre una mesa, la pantalla se ha colocado ligeramente inclinada para no perder el área de visualización.
• Diseñado para evitar el uso de soportes de impresión
• Fomenta el intercambio de piezas por otros colores para que el producto sea más personalizado, intercambiable y con un diseño más ajustado.
• El sensor de temperatura con apertura para ambiente externo para permitir una lectura más correcta.

• Teniendo en cuenta los diferentes tamaños de macetas, la instalación de Pixie en la planta se puede realizar de dos formas

  • A través de una vara fijada a la tierra; o
  • Usando una correa que envuelve la maceta

Puntos de mejora

Aunque funcional, hay algunos puntos en el diseño que deben modificarse, como el tamaño de las paredes que se han definido para evitar pérdidas de material y acelerar la impresión durante el prototipado en 1 mm.

Los herrajes necesitan ser mejorados aplicando los patrones de diseño en impresión 3D, probablemente será necesario ajustar el tamaño del palo y del pedestal para encajar las piezas correctamente.

Paso 3: Código

Como programador, puedo decir que fue la parte más divertida de trabajar, pensar en cómo estructurar y organizar el código, tomó unas horas de planificación y el resultado fue bastante satisfactorio. El hecho de que la mayoría de los sensores utilicen una entrada analógica generó un tratamiento separado del código para intentar obtener una lectura más precisa tratando de ignorar los falsos positivos tanto como sea posible. El diagrama anterior se creó con los bloques principales de código e ilustra la funcionalidad principal. Para obtener más detalles, recomiendo echar un vistazo al código en

Hay varios puntos abiertos a modificaciones que le permiten personalizar Pixie como desee. Entre ellos puedo destacar:

• Frecuencia de lectura del sensor
• Tiempo de espera de expresiones
• Límites máximos y mínimos de temperatura, iluminación y suelo, así como el umbral de los sensores
• Muestra la intensidad de la luz de cada expresión.
• Tiempo entre fotogramas de cada expresión
• Las animaciones están separadas del código permitiéndole modificarlas si lo desea

Disparadores

Era necesario implementar una forma de detectar cuándo ocurría una acción en tiempo real en base a las últimas lecturas. Esto fue necesario en tres casos conocidos, riego, presencia y tacto, estos eventos deben activarse tan pronto como se detecte una variación considerable del sensor y para esto se utilizó una implementación diferente. Un ejemplo de esto es el sensor de presencia, ya que solo se utilizó el elemento PIR en la entrada analógica, los valores leídos varían con frecuencia y era necesaria una lógica para declarar que hay presencia o no mientras que el sensor de temperatura, a su vez, tiene una muy baja variación y solo la lectura estándar de sus valores es suficiente para ajustar el comportamiento del Pixie.

Paso 4: Pasos siguientes del proyecto

• Conviértase en un dispositivo de IoT y comience a enviar datos a una plataforma a través de MQTT
• Una aplicación para la personalización de parámetros y tal vez las expresiones.
• Haz que el toque funcione tocando la planta. Encontré un gran ejemplo de proyecto similar a Touche en Instructables
• Incluir una batería
• Diseñar una PCB
• Imprime el jarrón completo no solo el caso del Pixie
• Incluya un piezo en el proyecto para reproducir sonidos de acuerdo con las expresiones
• Ampliar la "memoria" del Pixie con datos históricos (demasiado tiempo sin detectar presencia podría generar una expresión triste)
• Sensor UV para detectar una exposición al sol más precisa